KR20200123855A - 광 음극 조명 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20200123855A
KR20200123855A KR1020207030103A KR20207030103A KR20200123855A KR 20200123855 A KR20200123855 A KR 20200123855A KR 1020207030103 A KR1020207030103 A KR 1020207030103A KR 20207030103 A KR20207030103 A KR 20207030103A KR 20200123855 A KR20200123855 A KR 20200123855A
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길다르도 델가도
카테리나 이오케이미디
프란세스 힐
루디 가르시아
마이크 로메로
제프람 마크스
게리 로페즈
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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

고휘도 전자 빔 소스가 개시된다. 전자 빔 소스는 광대역 조명을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스를 포함할 수 있다. 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 광대역 조명을 필터링하도록 구성될 수 있다. 전자 빔 소스는 필터링된 조명에 응답하여 하나 이상의 전자 빔을 방출하도록 구성된 광 음극을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 광 음극으로부터의 방출은 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 필터링된 조명의 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능하다.

Description

광 음극 조명 검사 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함되는, 2018년 3월 20일자로 출원되고, 발명의 명칭이 ADVANTAGES OF BROADBAND AND TUNABLE LIGHT SOURCES FOR PHOTOCATHODE ILLUMINATION IN INSPECTION APPLICATIONS이며, Gildardo R. Delgado, Katerina Ioakeimidi, Francid A. Hill, Rudy Garcia, Mike Romero, Zefram D. Marks, 및 Gary V. Lopez를 발명자로서 기명하고 있는 미국 가출원 제62/645,415호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 광 음극 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 광 음극 검사 시스템을 위한 튜닝 가능한 광대역 조명 소스에 관한 것이다.
전자 빔 소스는 일반적으로 이미징 및 검사 시스템을 위한 광학 조명 소스보다 높은 분해능을 제공한다. 그렇지만, 주사 전자 빔 검사 시스템의 데이터 획득 속도는 전자 빔 소스 휘도에 의존할 수 있다. 게다가, 현재의 전자 빔 검사 시스템은 극도로 낮은 처리량에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 현재의 전자 빔 검사 시스템은 마스크를 완전히 검사하는 데 한 달 이상이 걸릴 수 있고, 300 mm 웨이퍼를 완전히 검사하는 데 훨씬 더 오래 걸릴 수 있다.
처리량을 개선시키기 위해, 웨이퍼 및 레티클 검사 응용 분야에서 사용되는 다중 전자 빔 검사 시스템에 광 음극이 이용되었다. 그렇지만, 광 음극 개발이 주로 적합한 레이저 소스의 이용 가능성에 의해 주도되었다는 사실로 인해 검사 시스템에서의 광 음극의 유용성이 제한되었다. 광 음극 검사 시스템에 사용되는 재료가 이전에는 현재 이용 가능한 레이저 소스에 의해 생성될 수 있는 파장과의 그의 호환성에 기초하여 선택되었다. 그에 따라, 광 음극 재료가 그의 검사 수행 능력을 위해서보다는 이용 가능한 레이저 소스와의 그의 호환성에 기초하여 선택되었다. 현재, 더 짧은 파장의 조명을 제공할 수 있는 레이저 소스는 거의 없다. 부가적으로, 이용 가능하고 광 음극 검사 시스템에서 사용될 수 있는 그 광 소스는 제한된 파워(power), 확장성 및 안정성을 겪는다.
따라서, 위에서 식별된 이전의 접근법의 단점들 중 하나 이상을 해결하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스가 개시된다. 일 실시예에서, 고휘도 전자 빔 소스는 광대역 조명을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스를 포함한다. 다른 실시예에서, 고휘도 전자 빔 소스는 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 광대역 조명을 필터링하도록 구성된 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함한다. 다른 실시예에서, 고휘도 전자 빔 소스는 필터링된 조명에 응답하여 하나 이상의 전자 빔을 방출하도록 구성된 광 음극을 포함하고, 여기서 광 음극으로부터의 방출은 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 필터링된 조명의 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능하다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 검사 시스템이 개시된다. 일 실시예에서, 검사 시스템은 고휘도 전자 빔 소스를 포함한다. 다른 실시예에서, 고휘도 전자 빔 소스는 광대역 조명을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스; 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 광대역 조명을 필터링하도록 구성된 튜닝 가능한 스펙트럼 필터; 및 필터링된 조명에 응답하여 하나 이상의 전자 빔을 방출하도록 구성된 광 음극을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 음극으로부터의 방출은 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 필터링된 조명의 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능하다. 다른 실시예에서, 검사 시스템은 하나 이상의 전자 빔을 고휘도 전자 빔 소스로부터 샘플 쪽으로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 전자 포커싱 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 검사 시스템은 하나 이상의 전자 빔에 응답하여 생성되는 샘플로부터의 방사선을 검출하기 위한 하나 이상의 검출기를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔을 생성하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 본 방법은 광대역 조명 소스에 의해 광대역 조명을 생성하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터에 의해, 광대역 조명을 필터링하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 필터링된 조명에 응답하여, 광 음극에 의해, 하나 이상의 전자 빔을 방출하는 단계를 포함하며, 여기서 광 음극으로부터의 방출은 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 필터링된 조명의 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능하다.
전술한 개괄적인 설명 및 이하의 상세한 설명 둘 모두가 예시적이고 설명적인 것에 불과하며, 청구된 바와 같은 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아님이 이해되어야 한다. 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 개괄적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 수많은 장점은 첨부 도면을 참조하여 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 더 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 음극의 광전 모드(photoelectric mode)를 예시하는 에너지 준위 다이어그램을 예시한다;
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 다양한 재료의 광 음극의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프를 도시한다;
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 음극의 광전자 방출 모드(photoemission mode)를 예시하는 에너지 준위 다이어그램을 예시한다;
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 음극의 다중 파장 모드(multiwavelength mode)를 예시하는 에너지 준위 다이어그램을 예시한다;
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스를 예시한다;
도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스를 예시한다;
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스를 이용하는 광학 특성 분석 시스템(optical characterization system)을 예시한다;
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔을 생성하기 위한 방법의 플로차트를 예시한다.
본 개시는 특히 특정한 실시예 및 그의 특정 특징과 관련하여 도시되고 설명되었다. 본 명세서에 기재된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨진다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게는 즉각 명백할 것이다.
본 명세서에서 이전에 언급된 바와 같이, 광 음극은 웨이퍼 및 레티클 검사 응용 분야에서 처리량을 개선시키기 위해 다중 전자 빔 검사 시스템에서 이용되었다. 저 에미턴스(low emittance), 고휘도 광 음극을 달성하기 위한 주요 파라미터들 중 2개의 파라미터는 레이저 여기의 파장과 빔 프로파일이다. 그렇지만, 광 음극 개발이 주로 적합한 레이저 소스의 이용 가능성에 의해 주도되었다는 사실로 인해 검사 시스템에서의 광 음극의 유용성이 제한되었다. 광 음극 검사 시스템에 사용되는 재료가 이전에는 현재 이용 가능한 레이저 소스에 의해 생성될 수 있는 파장에 기초하여 선택되었다. 그에 따라, 광 음극 재료가 그의 검사 수행 능력을 위해서보다는 이용 가능한 레이저 소스와의 그의 호환성에 기초하여 선택되었다.
예를 들어, 세슘화된(cesiated) GaAs를 포함하는 광 음극과 같은, 스핀 분극된(spin polarized) 네거티브 전자 친화도(negative electron affinity; NEA) 광 음극의 경우에, 여기 파장은 광 음극의 양자 효율뿐만 아니라 스핀 분극 효율도 결정할 수 있다. 이 경우에, 광전자의 양자 효율과 스핀 분극 효율을 최대화하기 위해 여기 에너지가 재료 밴드 갭에 또는 그 바로 위에 있어야 한다. 이 예에서, 800 nm 주변에서 작은 튜닝성(tunability)을 가진 Ti-사파이어 레이저는 정확한 여기 파장과 여기 에너지를 갖는 조명을 제공할 수 있다.
Ti-사파이어 레이저가, 위의 예에서 설명된 바와 같이, 세슘화된 GaAs 음극과 함께 사용하기에 적합할 수 있지만, 이것이 다양한 종류의 광 음극 재료에 적용되지 않을 수 있다. 현재, 더 짧은 파장의 조명을 제공할 수 있는 광 소스는 거의 없다. 이에 따라, 더 넓은 밴드 갭 및 더 높은 원자가 밴드 스핀 분리 에너지(valence band spin split energy)를 갖는 재료는 적절한 광 음극 조명 소스의 부족으로 인해 광 음극 검사 시스템에서 사용할 수 없다.
튜닝될 수 있고 그리고/또는 더 짧은 파장의 조명을 제공할 수 있는 광 음극 조명 소스가 더 다양한 종류의 재료로 이루어진 광 음극을 가능하게 할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 게다가, 다양한 재료의 광 음극을 구성할 수 있는 것은 광 음극 검사 시스템과 광 음극 자체 둘 모두의 성능과 동작 수명을 개선시킬 수 있다.
이와 관련하여, 본 개시의 실시예는 광 음극 및 광대역 조명 소스를 포함하는 고휘도 전자 빔 소스에 관한 것이다. 본 개시의 부가 실시예는 광대역 조명으로부터 필터링된 여기 스펙트럼을 생성하기 위해 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 사용하는 것에 관한 것이다. 본 개시의 부가 실시예는 광 음극의 양자 효율과 광 음극으로부터 방출되는 전자 빔의 에너지 확산(energy spread) 사이의 선택된 균형을 제공하기 위해 광 음극에 제공되는 여기 스펙트럼을 필터링하기 위해 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 사용하는 것에 관한 것이다. 본 개시의 추가 실시예는 광대역 조명 소스 및 광 음극에 의해 고휘도 전자 빔을 생성하는 방법에 관한 것이다.
본 개시의 광대역 조명 소스가 직접 밴드 갭(direct bandgap), 네거티브 전자 친화도, 금속 일함수, 결함 상태 활성화를 통한 광전자 방출 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 광전자 방출 메커니즘에서 광 음극 성능을 개선시키고 최적화하기 위해 사용될 수 있음이 본 명세서에서 고려된다.
본 명세서에서 이전에 언급된 바와 같이, 많은 광 음극 재료는 높은 효율과 안정성을 나타내고, 따라서 검사 응용 분야에서 매우 바람직하다. 그렇지만, 이들 광 음극 재료 중 많은 것은 상업적으로 이용 가능한 레이저로는 달성하기 어려운 높은 여기 에너지를 요구하는 큰 밴드 갭을 가진다. 이와 관련하여, 본 개시의 실시예는 큰 밴드 갭을 갖는 그 재료를 포함한, 다양한 광 음극 재료에 의해 사용될 수 있는 여기 스펙트럼을 제공하기 위해 사용될 수 있는 광대역 조명 소스의 사용에 관한 것이다. 그에 따라, 광대역 조명 소스의 사용이 광 음극 방출 에너지, 전자 수량(electron yield), 및 광 음극 휘도를 최적화할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
첨부 도면에 예시되는, 개시된 주제(subject matter)에 대해 이제 상세하게 언급될 것이다.
일반적으로 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광대역 조명 소스 및 광 음극을 이용하는 검사 시스템 및 방법이 도시되고 설명된다.
본 개시의 목적을 위해, 광 음극은 광전 모드, 광전자 방출 모드, 다중 파장 동작 모드, 및 부가적인 동작 모드를 포함한 다양한 모드로 동작하는 것으로 설명될 수 있다. 이들 모드 각각이 차례로 설명될 것이다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 음극의 광전 모드를 예시하는 에너지 준위 다이어그램(100)을 예시한다. 특히, 다이어그램(100)은 광전 재료 내에서의 전자의 퍼텐셜 에너지 곡선(102)을 예시하며, 여기서 X-축 상에서의 핵의 중심으로부터의 반경 방향 거리(X)에 대해 Y-축 상에서 에너지(E)가 측정된다.
광전 효과는, 정의에 의하면, 재료(예를 들어, 반도체 재료, 금속 재료, 절연체 재료) 내부의 광 생성 전자(photo-generated electron)가 재료의 일함수보다 높게 여기되어 곧바로 진공으로 방출될 때 발생한다. 재료의 일함수는 고체 재료로부터 고체의 표면 바로 바깥의 진공 내의 지점으로 전자를 떼어내는 데 요구되는 최소 에너지 양으로서 설명될 수 있다. 광이 광 음극에 인가될 때, 광(예를 들어, 조명)은 광 음극 재료 내의 전자 쪽으로 지향되어 전자에 의해 흡수될 수 있다. 충돌하는 광으로부터의 에너지가 그에 의해 충돌하는 광으로부터 전자로 전달될 수 있으며, 그에 의해 전자를 재료의 일함수보다 높게 여기시키고 전자가 재료로부터 배출되어 진공 상태로 방출되게 할 수 있다.
도 1에 적용되는 바와 같이, 전자(101)는 광 음극 재료의 일함수 초과의 여기 에너지를 갖는 광(예를 들어, 조명)에 의해 타격될 수 있다. 광의 여기 에너지가 광으로부터 전자(101)로 전달될 수 있으며, 그에 의해 재료의 일함수보다 높은 재료의 전도 밴드로부터 전자를 여기시키고, 그에 의해 전자(101)가 진공 상태로 방출되게 할 수 있다.
최소의 에너지로 전자가 방출되도록 전자가 일함수에서 또는 일함수 근방에서 동작하도록 광 음극이 최적화될 수 있다. 이와 관련하여, 광 음극이 일함수에서 또는 일함수 근방에서 여기 에너지를 갖는 조명에 노출될 때 광 음극이 최적화되었다고 말해질 수 있다.
알칼리 할로겐화물(예를 들어, CsBr, CsI, Cs2Te 등)과 같은 재료가, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 모드에서 동작할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 알칼리 할로겐화물이 진공 자외선(vacuum ultraviolet; VUV) 파장 내지 심자외선(deep ultraviolet; DUV) 파장에서 넓은 범위의 스펙트럼 민감도는 물론 높은 양자 효율을 나타낼 수 있다는 점에 본 명세서에서 추가로 유의한다. 예를 들어, 알칼리 할로겐화물은 200 nm의 조명에 노출될 때 최대 몇 퍼센트의 양자 효율을 나타낼 수 있으며, 약 150 nm의 조명에 노출될 때 최대 약 40%의 양자 효율을 나타낼 수 있다. 알칼리 할로겐화물은, VUV 파장 및 DUV 파장에 대한 그의 높은 양자 효율로 인해, 광대역 조명을 이용하는 광 음극 검사 시스템에서 특히 호환성이 있을 수 있다.
높은 양자 효율 레벨이 바람직할 수 있지만, 광전 재료의 밴드 갭보다 훨씬 높은 조명으로 광 음극을 동작시키는 것이 높은 레벨의 전자 에너지 확산으로 이어질 수 있다는 점에 본 명세서에서 추가로 유의한다. 재료의 밴드 갭은 재료의 원자가 밴드로부터 재료의 전도 밴드로 전자를 떼어내는 데 요구되는 에너지(예를 들어, 원자가 밴드와 전도 밴드 사이의 에너지 차이)로서 정의될 수 있다. 이와 관련하여, 광 음극의 양자 효율과 광 음극에 의해 방출된 전자의 에너지 확산 사이에서 균형을 유지하는 것에 의해 광 음극 성능을 최적화하기 위해 광대역 조명이 필터링되고 튜닝될 수 있음이 본 명세서에서 고려된다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 다양한 재료의 광 음극의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프(200)를 도시한다. 특히, 그래프(200)는 자외선(UV) 파장 범위, 가시광선 파장 범위, 및 적외선(IR) 파장 범위에서의 여기 파장에 대한 광 음극의 반응을 예시한다. 광대역 조명이 원하는 전자 빔 파라미터를 달성하기 위해 여기 파장(그래프(200)의 X-축 상에 예시됨)을 포함하도록 필터링될 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 광 음극의 광전자 방출 모드를 예시하는 에너지 준위 다이어그램(300)을 예시한다. 특히, 다이어그램(300)은 광전 재료 내에서의 전자(301)의 퍼텐셜 에너지 곡선(302)을 예시하며, 여기서 X-축 상에서의 핵의 중심으로부터의 반경 방향 거리(X)에 대해 Y-축 상에서 에너지(E)가 측정된다.
이전에 재료의 일함수를 넘어서는 동작으로서 정의되었던 광전 모드와 비교하여, 광전자 방출 모드는 재료의 일함수에 미치지 못하는 동작으로서 정의될 수 있다. 광전자 방출 모드에서, 광 음극은 일함수보다 낮은 여기 에너지를 갖는 광(예를 들어, 조명)에 노출된다. 이에 따라, 충돌하는 광으로부터 흡수되는 에너지는 전자가 진공 상태로 곧바로 방출될 정도로 재료의 전자를 여기시키기에는 불충분하다. 오히려, 광전자 방출 모드에서는, 전자가 진공 상태로 터널링하도록 전자가 에너지 장벽을 통해 터널링할 수 있다. 광전자 방출 모드에서는, 전자가 Schottky 모델에 따라 동작하도록 터널링할 수 있으며, 그에 의해 전자 에너지 확산을 최소화할 수 있다.
광 음극과 관련하여 광대역 조명 소스를 사용하는 것이 광 음극이 어떤 모드에서 동작할 수 있는지를 좌우하기 위해 광대역 조명이 필터링되고 튜닝될 수 있게 한다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 예를 들어, 광대역 조명을 더 긴 파장(예를 들어, 더 낮은 에너지의 파장)으로 필터링하는 것은 광 음극이 광전자 방출 모드에서 동작하게 할 수 있다. 반대로, 광대역 조명을 더 짧은 파장(예를 들어, 더 높은 에너지의 파장)으로 필터링하는 것은 광 음극이 광전 모드에서 동작하게 할 수 있다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, CsBr 광 음극의 다중 파장 모드를 예시하는 에너지 준위 다이어그램(400)을 예시한다.
일부 광 음극 재료가 검사 시스템 내에서의 사용을 위해 호환성이 있기 위해 다중 파장 모드에서 동작되어야만 할지도 모른다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 다중 파장 모드에서, 제1 파장(또는 제1 협대역 파장)을 갖는 광은 광 음극 재료 내의 전자를 여기된 중간 전자 밴드(예를 들어, 공진 전자 밴드) 또는 에너지 트랩으로 여기시키는 데 사용된다. 후속하여, 제2 파장(또는 제2 협대역 파장)을 갖는 광은 전자를 중간 공진 전자 밴드 또는 에너지 트랩으로부터, 전자가 방출될 수 있는, 진공 상태로 여기시키는 데 사용된다. 이와 관련하여, 다중 파장 모드는 광 음극으로부터의 전자 빔 방출을 달성하기 위해 단계적 메커니즘을 이용한다.
예를 들어, 도 4에서의 다이어그램(400)은 CsBr 광 음극의 다중 파장 모드를 예시한다. 다중 파장 모드에서, 약 4.6 eV와 약 7.2 eV 사이의 에너지 준위를 나타내는 광으로 CsBr 광 음극을 펌핑하는 것은 CsBr 광 음극 내의 전자가 원자가 밴드로부터 하나 이상의 인트라밴드 에너지 상태(예를 들어, 공진 전자 밴드)로 여기되게 할 수 있다. 예를 들어, 4.6 eV 내지 7.2 eV 사이의 에너지를 갖는제1 파장의 광으로 CsBr 광 음극을 펌핑하는 것은 전자를 CsBr 광 음극의 원자가 밴드로부터 원자가 밴드보다 약 4.7 eV 더 큰 에너지 준위를 갖는 인트라밴드 에너지 상태로 여기시킬 수 있다. 동일한 예를 계속하면, 2.4 eV보다 큰 에너지를 나타내는 광으로 CsBr 광 음극을 펌핑하는 것은 하나 이상의 인트라밴드 에너지 상태에 있는 전자를, 전자가 방출될 수 있는, 진공 상태로 여기시킬 수 있다. 예를 들어, 약 2.6 eV의 에너지를 갖는 제2 파장의 광으로 CsBr 광 음극을 펌핑하는 것은 전자를 인트라밴드 에너지 상태로부터, 전자가 방출될 수 있는, 진공 상태로 여기시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시의 광대역 조명 소스는 다중 파장 동작 모드를 최적화하도록 설계된 파장으로 광 음극을 펌핑하기 위해 필터링 및 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, CsBr 광 음극이 약 4.7 eV의 제1 에너지 준위를 나타내는 광 및 약 2.6 eV의 제2 에너지 준위를 나타내는 광으로 펌핑되도록 광대역 조명 소스로부터의 광대역 조명이 필터링될 수 있다. 다양한 파장 또는 파장 대역으로 광 음극을 펌핑하기 위해 광대역 조명을 튜닝할 수 있는 것이 증가된 유연성을 제공하고, 본 개시의 시스템 및 방법이 다양한 재료로 제조된 광 음극을 더 효율적이고 효과적으로 최적화할 수 있게 한다는 점에 본 명세서에서 유의한다.
다른 대안적인 동작 모드가 반도체 및/또는 공학 재료(engineered material)로 제조된 광 음극에 적용될 수 있다. 이러한 대안적인 동작 모드에서, 전자를 광 음극 재료의 원자가 밴드로부터 하나 이상의 중간 전자 밴드(예를 들어, 공진 전자 밴드) 또는 에너지 트랩으로 여기시키기 위해 광 음극이 조명으로 펌핑될 수 있다. 후속하여, 전자를 중간 트래핑된 상태로부터 진공 준위로 터널링시키기 위해 전기장 또는 전류가 광 음극에 인가될 수 있다. 대안적인 동작 모드가 광 음극의 동작을 최적화하기 위해 매우 특정한 파장 및/또는 매우 좁은 대역의 파장을 요구할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 광 음극 재료로 하나 이상의 전자 빔을 생성하기 위해 대안적인 동작 모드가 단계적 기술을 사용하는 한, 대안적인 동작 모드가 다중 파장 모드와 유사할 수 있다는 점에 본 명세서에서 추가로 유의한다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스(500)를 예시한다. 고휘도 전자 빔 소스(500)(이하 "전자 빔 소스(500)")는 광대역 조명 소스(502), 하나 이상의 광학 요소(504), 및 광 음극(506)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 광대역 조명 소스(502)는 광대역 조명(503)을 생성하도록 구성된다. 광대역 조명 소스(502)로부터 생성되는 광대역 조명(503)은 진공 자외선(VUV) 조명, 자외선(UV) 조명, 가시광선(visible) 조명, 근적외선(NIR) 조명, 및 적외선(IR) 조명을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 광대역 조명 소스(502)는 레이저 생성 플라스마(laser-produced plasma) 소스, 레이저 지속형 플라스마(laser-sustained plasma; LSP) 소스, 초연속체 레이저, 백색광 레이저, 파이버 레이저(fiber laser), 튜닝 가능한 광학 파라메트릭 소스(예를 들어, 광학 파라메트릭 발진기, 광학 파라메트릭 증폭기 등) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 광대역 조명을 생성하도록 구성된 임의의 광대역 조명 소스를 포함할 수 있다. 부가적으로, 광대역 조명 소스(502)는 연속파(CW) 조명 소스 또는 펄스형 조명 소스를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 예시된 전자 빔 소스(500)는 레이저 지속형 플라스마(LSP) 소스를 포함한 광대역 조명 소스(502)를 포함한다. 이와 관련하여, 광대역 조명 소스(502)는 펌프 소스(508), 반사기 요소(510), 플라스마(514)를 담고 있도록 구성된 플라스마 램프(512), 및 콜드 미러(cold mirror)(516)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 펌프 소스(508)는 펌프 조명(501)을 생성하여 펌프 조명을 플라스마 램프(512) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 펌프 소스(508)는 하나 이상의 연속파(CW) 레이저, 하나 이상의 펄스형 레이저, 하나 이상의 파이버 레이저 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 기술 분야에서 알려진 플라스마를 펌핑하도록 구성된 임의의 조명 소스를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프 조명(501)은 가스 용적 내에 플라스마(514)를 생성하기 위해 플라스마 램프(512) 내에 담겨 있는 가스 용적 쪽으로 지향된다. 플라스마 램프(512)는 플라스마(514)를 생성하기 위한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 플라스마 램프를 포함할 수 있다. 유사하게, 플라스마 램프(512) 내에 담겨 있는 가스 용적은, 크세논(Xe), 아르곤(Ar) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 플라스마를 생성하고 유지하기 위한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 가스 또는 가스 혼합물을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 플라스마 램프(512) 내에서 생성되고 유지되는 플라스마(514)는 광대역 조명(503)을 생성할 수 있다. 광대역 조명 소스(502)로부터 생성되는 광대역 조명(503)은 진공 자외선(VUV) 조명, 자외선(UV) 조명, 가시광선 조명, 근적외선(NIR) 조명, 및 적외선(IR) 조명을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 플라스마(514)에 의해 생성되는 광대역 조명(503)은 반사기 요소(510)에 의해 콜드 미러(516) 쪽으로 지향될 수 있다. 반사기 요소(510)는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 반사기 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 반사기 요소(510)는 타원형 반사기 요소(510)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 콜드 미러(516)는 광대역 조명(503)을 반사기 요소(510)로부터 하나 이상의 광학 요소(504) 쪽으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 콜드 미러(516)는 빔 스플리터, 샘플러(sampler), 필터 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 기술 분야에서 알려진 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광대역 조명(503)을 수광하고 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 하나 이상의 광학 요소(504)는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 하나 이상의 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다. 추가 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 하나 이상의 미러, 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 프리즘, 하나 이상의 컬러 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 대역 통과 필터, 하나 이상의 모노크로메이터(monochromator) 등을 포함할 수 있다.
하나 이상의 광학 요소(504)가 광대역 조명(503)을 수광하고 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성된 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 그렇지만, 용어 "필터링된 조명(505)"은, 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한, 본 개시의 제한으로서 간주되지 않는다. 이와 관련하여, 하나 이상의 광학 요소(504)는 "필터링된 조명(505)"이 필터링되지 않은 광대역 조명(503)을 포함하도록 하나 이상의 미러 및/또는 렌즈를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 특정의 특성 및/또는 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하기 위해 광대역 조명(503)을 필터링(예를 들어, 튜닝)하도록 구성된다. 이와 관련하여, 하나 이상의 광학 요소(504)가 광 음극(506)의 동작을 최적화하기 위해 광대역 조명(503)의 하나 이상의 특성을 변경 및/또는 수정할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)의 동작을 최적화하도록 구성된 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하기 위해 광대역 조명(503)을 필터링하도록 구성된 하나 이상의 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다. 필터링된 조명(505)의 여기 스펙트럼은 광 음극(506)의 특정의 동작 모드를 달성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 광전 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 광전자 방출 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 다중 파장 모드 또는 대안적인 동작 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 이전에 언급된 바와 같이, 광 음극(506)에 제공되는 여기 스펙트럼은 광 음극(506)의 양자 효율과 광 음극(506)으로부터 방출되는 하나 이상의 전자 빔(507)의 에너지 확산 둘 모두를 결정할 수 있다. 그에 따라, 다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)의 양자 효율과 광 음극(506)으로부터 방출되는 하나 이상의 전자 빔(507)의 에너지 확산 사이에서 선택된 균형을 제공하도록 구성된 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다. 양자 효율과 에너지 확산 사이의 선택된 균형은 원하는 양자 효율 레벨, 최소 양자 효율 레벨, 원하는 에너지 확산, 최대 에너지 확산 레벨, 양자 효율 대 에너지 확산의 원하는 비 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 수의 인자에 기초할 수 있다.
특정의 광 음극(506) 재료에 맞춤화된 필터링된 조명(505)을 제공할 수 있는 것이 광 음극(506)의 효율을 증가시킬 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 게다가, 특정의 광 음극(506) 재료에 맞춤화된 필터링된 조명(505)은 광 음극(506)에 의해 생성되는 하나 이상의 전자 빔(507)의 휘도를 증가시킬 수 있다. 맞춤화된 필터링된 조명(505)이 증가된 다기능성(versatility), 개선된 광 음극(506) 성능, 증가된 광 음극(506) 수명, 증가된 전자 빔(507) 안정성, 및 감소된 전자 빔(507) 잡음을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 다수의 부가 이점을 제공할 수 있다는 점에 본 명세서에서 추가로 유의한다. 특히, 광대역 조명 소스(502)(예를 들어, 튜닝 가능한 광대역 조명(503))의 사용이 이전 접근법에서 사용된 레이저에 의해 제공될 수 있는 안정성에 비해 생성된 전자 빔(507)의 안정성을 개선시킬 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 이 개선된 안정성은 더 높은 전자 빔(507) 성능, 및 개선된 검사 시스템 성능과 처리량을 결과한다.
부가적으로, 광대역 조명 소스(502)(예를 들어, 튜닝 가능한 광대역 조명(503))의 사용이 광 음극(506)에서의 최소 파워 및 열 소산을 결과할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 게다가, 광대역 조명 소스(502)의 사용이 이전의 레이저 기반 접근법으로는 가능하지 않은 다중 전자 빔 검사 시스템에서의 큰 파워 확장성(power scalability)을 제공할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 마지막으로, 광 음극을 펌핑하는 데 사용되는 필터링된 조명(505)이 광 음극(506) 재료 파라미터에 맞춤화될 수 있기 때문에, 본 개시의 광대역 조명 소스(502)의 사용이 더 넓은 범위의 광 음극(506) 재료가 상업적으로 실현 가능하도록 할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 필터링된 조명(505)을 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 광 음극(506)은 필터링된 조명(505)을 수광하고 필터링된 조명(505)에 응답하여 하나 이상의 전자 빔(507)을 생성하도록 구성된다. 하나 이상의 전자 빔(507)은 단일 전자 빔(507), 복수의 전자 빔(507) 등을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 전자 빔 소스(500)가 단일 전자 빔 검사 시스템, 다중 전자 빔 검사 시스템, 및/또는 다중 칼럼(multi-column) 전자 빔 검사 시스템에서 구현될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 전자 빔(507)은 연속적인 전자 빔(507) 또는 펄스형 전자 빔(507)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(508)가 펄스형 펌프 소스(508)를 포함할 때, 하나 이상의 전자 빔(507)은 하나 이상의 펄스형 전자 빔(507)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 펌프 소스(508)가 연속파(CW) 펌프 소스(508)를 포함할 때, 하나 이상의 전자 빔(507)은 하나 이상의 연속적인 전자 빔(507)을 포함할 수 있다.
광 음극(506)은 하나 이상의 알칼리 할로겐화물(예를 들어, CsBr, CsI, Cs2Te 등), GaN, GaAs, CsTe, CsK 텔루르화물, 세슘 안티몬화물(예를 들어, Cs3Sb) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 전자 빔(507)을 생성하기 위한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 재료로 생성될 수 있다. 부가적으로, 광 음극(506)은 본 기술 분야에서 알려진 임의의 광전자 방출 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 음극(506)은 평면 광 음극을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광 음극(506)은 주기적으로 패터닝된 구조체를 갖는 평면 광 음극을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광 음극은 단일 방출 구조체(예를 들어, 단일 방출 팁)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광 음극(506)은 방출 구조체 어레이(예를 들어, 방출 팁 어레이)를 포함할 수 있다.
광 음극(506)의 특성과 속성이 광 음극(506)의 동작 수명 전체에 걸쳐 변할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 이와 관련하여, 전자 빔 소스(500)의 하나 이상의 특성(예를 들어, 펌프 소스(508)의 하나 이상의 특성, 하나 이상의 광학 요소(504)의 하나 이상의 특성 등)이 광 음극(506)의 수명 전체에 걸쳐 광 음극(506)의 성능을 최적화하기 위해 조정될 수 있음이 본 명세서에서 고려된다.
도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스(500)를 예시한다. 고휘도 전자 빔 소스(500)(이하 "전자 빔 소스(500)")는 광대역 조명 소스(502), 하나 이상의 광학 요소(504), 및 광 음극(506)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한, 도 5a에 묘사된 전자 빔 소스(500)와 연관된 임의의 설명이 도 5b에 묘사된 전자 빔 소스(500)에 적용되는 것으로 간주될 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 반대로, 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한, 도 5b에 묘사된 전자 빔 소스(500)와 연관된 임의의 설명이 도 5a에 묘사된 전자 빔 소스(500)에 적용되는 것으로 간주될 수 있다.
일 실시예에서, 광대역 조명 소스(502)는 광대역 조명(503)을 생성하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 집광 렌즈(condenser lens)(518), 모노크로메이터(520), 광섬유 결합 렌즈(fiber-coupling lens)(522), 광섬유(fiber optics)(예를 들어, 광섬유(fiber)(524)), 콜리메이터(526), 및 대물 렌즈(528)(예를 들어, 포커싱 렌즈)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광대역 조명(503)의 하나 이상의 특성을 수정하고 광대역 조명(503)을 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성된 본 기술 분야에서 알려진 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 그에 따라, 하나 이상의 광학 요소(504)는 도 5b에 묘사된 것과 같이 더 적은, 부가적인, 및/또는 대안적인 광학 요소를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 집광 렌즈(518)는 광대역 조명 소스(502)으로부터 광대역 조명(503)을 수광하고 광대역 조명(503)을 모노크로메이터(520) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 모노크로메이터(520)는 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하기 위해 광대역 조명(503)을 필터링 및/또는 튜닝하도록 구성된다. 본 명세서에서 이전에 언급된 바와 같이, 모노크로메이터(520)는 광 음극(506)의 성능을 최적화하기 위해 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 모노크로메이터(520)는 광 음극(506)의 재료에 맞춤화된 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모노크로메이터(520)는 광 음극(506)의 양자 효율과 광 음극(506)으로부터 방출되는 하나 이상의 전자 빔(507)의 에너지 확산 사이에서 선택된 균형을 제공하도록 구성된 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 모노크로메이터(520)는 필터링된 조명(505)을 광섬유 결합 렌즈(522) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 광섬유 결합 렌즈(522)는 필터링된 조명(505)을 광섬유(524)에 결합시키고 광섬유(524) 쪽으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 유사하게, 광섬유(524)는 필터링된 조명(505)을 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 콜리메이터(526)는 광섬유(524)로부터 필터링된 조명(505)을 수광하고 필터링된 조명(505)을 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 콜리메이터(526)는 필터링된 조명(505)의 빔 프로파일을 성형하도록 구성된다. 도 5a 및 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 개시의 전자 빔 소스(500)가, 자유 공간 및 광섬유를 통한 광학 전송을 포함한, 다양한 동작 모드를 포함할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
다른 실시예에서, 대물 렌즈(528)는 광섬유(524) 및/또는 콜리메이터(526)로부터 필터링된 조명(505)을 수광하고 필터링된 조명(505)을 진공 챔버(530) 내에 포함된 광 음극(506) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 진공 챔버(530)는 입구 창(532) 및 출구 창(534)을 포함한다. 다른 실시예에서, 진공 챔버(530)는 애퍼처(aperture)(538) 및 광 음극 스테이지(536) 상에 배치된 광 음극(506)을 포함하도록 구성된다.
일 실시예에서, 대물 렌즈(528)는 필터링된 조명(505)을 진공 챔버(530)의 입구 창(532) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 입구 창(532)은, 하나 이상의 포트, 하나 이상의 창, 하나 이상의 렌즈 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 필터링된 조명(505)을 진공 챔버(530) 내로 통과시키도록 구성된 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 필터링된 조명(505)은 입구 창(532)을 통해 광 음극 스테이지(536) 상에 배치된 광 음극(506) 쪽으로 지향될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 음극 스테이지(536)는 광 음극(506)의 이동을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 광 음극 스테이지(536)는 하나 이상의 선형 방향(예를 들어, x-방향, y-방향 및/또는 z-방향)을 따라 광 음극(506)을 병진시키도록 구성된 작동 가능한 스테이지를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광 음극 스테이지(536)는 회전 방향을 따라 광 음극(506)을 선택적으로 회전시키기에 적합한 하나 이상의 회전 스테이지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 광 음극 스테이지(536)는 선형 방향을 따라 광 음극(506)을 선택 가능하게 병진시키는 데 그리고/또는 회전 방향을 따라 광 음극(506)을 회전시키는 데 적합한 회전 스테이지 및 병진 스테이지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 광 음극(506)은 필터링된 조명(505)에 응답하여 하나 이상의 전자 빔(507)을 방출하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 전자 빔(507)은 단일 전자 빔(507), 복수의 전자 빔(507) 등을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 전자 빔 소스(500)가 단일 전자 빔 검사 시스템, 다중 전자 빔 검사 시스템, 및/또는 다중 칼럼 전자 빔 검사 시스템에서 구현될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 전자 빔(507)은 애퍼처(538) 쪽으로 지향된다. 애퍼처(538)는 하나 이상의 전자 빔(507)의 하나 이상의 특성을 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 애퍼처(538)는 하나 이상의 전자 빔(507)의 형상을 수정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 전자 빔(507)은 출구 창(534)을 통해 진공 챔버(530) 밖으로 지향된다. 출구 창(534)은, 하나 이상의 포트, 하나 이상의 창, 하나 이상의 전자 광학 창, 하나 이상의 전자 광학 렌즈 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 전자 빔(507)을 진공 챔버(530) 내로 통과시키도록 구성된 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔 소스(500)를 이용하는 광학 특성 분석 시스템(600)을 예시한다. 광학 특성 분석 시스템(600)은 검사 시스템, 검토 시스템, 이미지 기반 계측 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 기술 분야에서 알려진 임의의 특성 분석 시스템을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(600)은 샘플(602)에 대해 검사, 검토, 또는 이미지 기반 계측을 수행하도록 구성될 수 있다.
광학 특성 분석 시스템(600)은 전자 빔 소스(500), 하나 이상의 광학 요소(606), 샘플 스테이지(604) 상에 배치된 샘플(602), 하나 이상의 광학 요소(608), 검출기 어셈블리(610), 및 하나 이상의 프로세서(616)와 메모리(618)를 포함하는 제어기(614)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 시스템(600)의 전자 빔 소스(500)는 하나 이상의 전자 빔(507)을 샘플(602) 쪽으로 지향시키도록 구성된다. 전자 빔 소스(500)는 전자 광학 칼럼(electron-optical column)을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 빔 소스(500)는 하나 이상의 전자 빔(507)을 샘플(602)의 표면 쪽으로 포커싱 및/또는 지향시키도록 구성된 하나 이상의 부가적인 및/또는 대안적인 전자 광학 요소(606)를 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템(600)은 하나 이상의 전자 빔(507)에 응답하여 샘플(602)의 표면으로부터 방출되는 2차 전자(607)를 수집하도록 구성된 하나 이상의 전자 광학 요소(608)를 포함한다. 하나 이상의 전자 광학 요소(606) 및 하나 이상의 전자 광학 요소(608)가 하나 이상의 편향기, 하나 이상의 전자 광학 렌즈, 하나 이상의 집광 렌즈(예를 들어, 자기 집광 렌즈), 하나 이상의 대물 렌즈(예를 들어, 자기 대물 렌즈) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 전자를 지향시키고, 포커싱시키며, 그리고/또는 수집하도록 구성된 임의의 전자 광학 요소를 포함할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다.
샘플(602)은 웨이퍼, 레티클, 포토마스크 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 기술 분야에서 알려진 임의의 샘플을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 샘플(602)은 샘플(602)의 이동을 용이하게 하기 위해 스테이지 어셈블리(604) 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 스테이지 어셈블리(604)는 작동 가능한 스테이지이다. 예를 들어, 스테이지 어셈블리(604)는 하나 이상의 선형 방향(예를 들어, x-방향, y-방향 및/또는 z-방향)을 따라 샘플(602)을 선택 가능하게 병진시키는 데 적합한 하나 이상의 병진 스테이지를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 스테이지 어셈블리(604)는 회전 방향을 따라 샘플(602)을 선택적으로 회전시키는 데 적합한 하나 이상의 회전 스테이지를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 스테이지 어셈블리(604)는 선형 방향을 따라 샘플(602)을 선택 가능하게 병진시키는 데 그리고/또는 회전 방향을 따라 샘플(602)을 회전시키는 데 적합한 회전 스테이지 및 병진 스테이지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 시스템(600)이 본 기술 분야에서 알려진 임의의 스캐닝 모드에서 동작할 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다.
전자 빔 소스(500) 및/또는 시스템(600)의 전자 광학 어셈블리가, 단지 예시 목적으로 제공되는, 도 6에 묘사된 전자 광학 요소로 제한되지 않는다는 점에 유의한다. 시스템(600)이 하나 이상의 전자 빔(507)을 샘플(602) 상으로 지향/포커싱시키고, 이에 응답하여, 방출된 2차 전자(607)를 수집하여 검출기 어셈블리(610) 상으로 이미징하는 데 필요한 임의의 수 및 유형의 전자 광학 요소를 포함할 수 있다는 점에 추가로 유의한다.
예를 들어, 시스템(600)은 하나 이상의 전자 빔 스캐닝 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전자 빔 스캐닝 요소는 샘플(602)의 표면에 대해 상대적으로 하나 이상의 전자 빔(507)의 위치를 제어하기에 적합한 하나 이상의 전자기 스캐닝 코일 또는 정전기 편향기를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 게다가, 하나 이상의 스캐닝 요소는 선택된 패턴으로 샘플(602)을 가로질러 하나 이상의 전자 빔(507)을 스캔하는 데 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 2차 전자(607)는 검출기 어셈블리(610)의 하나 이상의 센서(612) 쪽으로 지향된다. 시스템(600)의 검출기 어셈블리(610)는 샘플(602)의 표면으로부터의 다수의 2차 전자(607)를 검출하기에 적합한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 검출기 어셈블리를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 검출기 어셈블리(610)는 전자 검출기 어레이를 포함한다. 이와 관련하여, 검출기 어셈블리(610)는 전자 검출 부분 어레이를 포함할 수 있다. 게다가, 검출기 어셈블리(610)의 검출기 어레이의 각각의 전자 검출 부분은 입사하는 하나 이상의 전자 빔(507) 중 하나와 연관된 샘플(602)로부터의 전자 신호를 검출하도록 위치될 수 있다. 이와 관련하여, 검출기 어셈블리(610)의 각각의 채널은 하나 이상의 전자 빔(507) 중의 한 전자 빔(507)에 대응할 수 있다. 검출기 어셈블리(610)는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 유형의 전자 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기 어셈블리(610)는, 다이오드 어레이 또는 애벌랜치 광 다이오드(avalanche photo diode; APD)와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 마이크로 채널 플레이트(micro-channel plate; MCP), PIN 또는 p-n 접합 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 검출기 어셈블리(610)는 고속 신틸레이터(high-speed scintillator)/PMT 검출기를 포함할 수 있다.
도 6이 2차 전자 검출기 어셈블리만을 포함하는 검출기 어셈블리(610)를 포함하는 것으로 시스템(600)을 예시하지만, 이것이 본 개시의 제한으로 간주되어서는 안된다. 이와 관련하여, 검출기 어셈블리(610)가 2차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 및/또는 1차 전자 검출기(예를 들어, 인-칼럼(in-column) 전자 검출기)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다는 점에 유의한다. 다른 실시예에서, 시스템(600)은 복수의 검출기 어셈블리(614)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(600)은 2차 전자 검출기 어셈블리(610), 후방 산란 전자 검출기 어셈블리(610), 및 인-칼럼 전자 검출기 어셈블리(610)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 검출기 어셈블리(610)는 하나 이상의 프로세서(616)와 메모리(618)를 포함하는 제어기(614)에 통신 가능하게 결합된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(616)는 메모리(618)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 프로세서(616)는 메모리(618)에 저장된 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(616)는 검출기 어셈블리(610)의 출력을 분석하도록 구성된다. 일 실시예에서, 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서(616)로 하여금 샘플(602)의 하나 이상의 특성을 분석하게 하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서(616)로 하여금 샘플(602) 및/또는 센서(612) 상에 초점을 유지하기 위해 시스템(600)의 하나 이상의 특성을 수정하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(616)는 전자 빔 소스(500)로부터의 하나 이상의 전자 빔(507)을 샘플(602)의 표면 상으로 포커싱시키기 위해 전자 빔 소스(500) 또는 하나 이상의 광학 요소(606)의 하나 이상의 특성을 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 프로세서(616)는 샘플(602)의 표면으로부터의 조명을 수집하고 수집된 조명을 센서(612) 상에 포커싱시키기 위해 하나 이상의 광학 요소(608)를 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 프로세서(616)는 하나 이상의 전자 빔(507)의 위치 또는 정렬을 독립적으로 조정하기 위해 전자 빔 소스(500)의 하나 이상의 정전기 편향기에 인가되는 하나 이상의 포커싱 전압을 조정하도록 구성될 수 있다.
시스템(600)의 하나 이상의 컴포넌트가 본 기술 분야에서 알려진 임의의 방식으로 시스템(600)의 다양한 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(616)는 유선 연결(예를 들어, 구리 와이어, 광섬유 케이블 등) 또는 무선 연결(예를 들어, RF 결합, IR 결합, 데이터 네트워크 통신(예를 들어, WiFi, WiMax, 블루투스 등))을 통해 서로 및 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 프로세서는 펌프 소스(508), 하나 이상의 광학 요소(504)(예를 들어, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터, 모노크로메이터(520), 광 음극 스테이지(536) 등) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 전자 빔 소스(500)의 하나 이상의 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(616)는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 하나 이상의 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(616)는 소프트웨어 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서형 디바이스(microprocessor-type device)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(616)는, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이, 시스템(600)을 동작시키도록 구성된 프로그램을 실행하도록 구성된 데스크톱 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 다른 컴퓨터 시스템(예를 들어, 네트워크화된 컴퓨터)로 이루어질 수 있다. 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 단계들이 단일 컴퓨터 시스템 또는, 대안적으로, 다수의 컴퓨터 시스템에 의해 수행될 수 있음이 인식되어야 한다. 게다가, 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 단계들이 하나 이상의 프로세서(616) 중 임의의 하나 이상에서 수행될 수 있음이 인식되어야 한다. 일반적으로, 용어 "프로세서"는 메모리(618)로부터의 프로그램 명령어를 실행하는, 하나 이상의 프로세싱 요소를 가지는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광의적으로 정의될 수 있다. 더욱이, 시스템(600)의 상이한 서브시스템(예를 들어, 전자 빔 소스(500), 검출기 어셈블리(610, 제어기(614) 등)은 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 단계들의 적어도 일 부분을 수행하기에 적합한 프로세서 또는 로직 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 본 개시에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며 단지 예시로서 해석되어야 한다.
메모리(618)는 연관된 하나 이상의 프로세서(616)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 저장하기에 적합한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(618)는 비일시적 메모리 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(618)는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들어, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 메모리(618)가 하나 이상의 프로세서(616)와 함께 공통 제어기 하우징 내에 하우징될 수 있다는 점에 추가로 유의한다. 대안적인 실시예에서, 메모리(618)는 프로세서(616), 제어기(614) 등의 물리적 위치에 대해 원격으로 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 메모리(618)는 하나 이상의 프로세서(616)로 하여금 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 다양한 단계를 수행하게 하기 위한 프로그램 명령어를 유지한다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고휘도 전자 빔을 생성하기 위한 방법의 플로차트를 예시한다. 방법(700)의 단계들이 전자 빔 소스(500) 및/또는 시스템(600)에 의해 전부 또는 부분적으로 구현될 수 있다는 점에 유의한다. 그렇지만, 부가적인 또는 대안적인 시스템 레벨 실시예가 방법(700)의 단계들의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다는 점에서 방법(700)이 전자 빔 소스(500) 및/또는 시스템(600)으로 제한되지 않는다는 것이 추가로 인식된다.
단계(702)에서, 광대역 조명 소스에 의해 광대역 조명이 생성된다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 광대역 조명 소스(502)는 광대역 조명(503)을 생성하도록 구성될 수 있다. 광대역 조명 소스(502)로부터 생성되는 광대역 조명(503)은 진공 자외선(VUV) 조명, 자외선(UV) 조명, 가시광선 조명, 근적외선(NIR) 조명, 및 적외선(IR) 조명을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 광대역 조명 소스(502)는 레이저 생성 플라스마 소스, 레이저 지속형 플라스마(LSP) 소스, 초연속체 레이저, 백색광 레이저, 파이버 레이저, 튜닝 가능한 광학 파라메트릭 소스(예를 들어, 광학 파라메트릭 발진기, 광학 파라메트릭 증폭기 등) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 광대역 조명을 생성하도록 구성된 임의의 광대역 조명 소스를 포함할 수 있다. 부가적으로, 광대역 조명 소스(502)는 연속파(CW) 조명 소스 또는 펄스형 조명 소스를 포함할 수 있다.
단계(704)에서, 광대역 조명은 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 튜닝 가능한 스펙트럼 필터에 의해 필터링된다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소(504)는 특정의 특성 및/또는 특정의 여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명(505)을 생성하기 위해 광대역 조명(503)을 필터링(예를 들어, 튜닝)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)의 동작을 최적화하도록 구성된 특정의 여기 스펙트럼의 광 음극 펌핑 조명(505)을 생성하기 위해 광대역 조명(503)을 필터링하도록 구성된 하나 이상의 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다.
광 음극 펌핑 조명(505)의 여기 스펙트럼은 광 음극(506)의 특정의 동작 모드를 달성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 광전 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼(예를 들어, 필터링된 조명(505)의 여기 스펙트럼)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 광전자 방출 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼을 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 요소(504)는 광 음극(506)이 다중 파장 모드 또는 대안적인 동작 모드에서 동작하게 하도록 구성된 여기 스펙트럼을 생성하도록 구성될 수 있다.
단계(706)에서, 필터링된 조명에 응답하여 광 음극에 의해 하나 이상의 전자 빔이 방출된다. 광 음극(506)은 하나 이상의 알칼리 할로겐화물(예를 들어, CsBr, CsI, Cs2Te 등), GaN, GaAs, CsTe, CsK 텔루르화물, 세슘 안티몬화물(예를 들어, Cs3Sb) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 전자 빔(507)을 생성하기 위한 본 기술 분야에서 알려진 임의의 재료로 생성될 수 있다. 부가적으로, 광 음극(506)은 본 기술 분야에서 알려진 임의의 광전자 방출 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 음극(506)은 평면 광 음극을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광 음극(506)은 주기적으로 패터닝된 구조체를 갖는 평면 광 음극을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광 음극은 단일 방출 구조체(예를 들어, 단일 방출 팁)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광 음극(506)은 방출 구조체 어레이(예를 들어, 방출 팁 어레이)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전자 빔(507)은 단일 전자 빔(507), 복수의 전자 빔(507) 등을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 전자 빔 소스(500)가 단일 전자 빔 검사 시스템, 다중 전자 빔 검사 시스템, 및 다중 칼럼 전자 빔 검사 시스템에서 구현될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 전자 빔(507)은 연속적인 전자 빔(507) 또는 펄스형 전자 빔(507)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 소스(508)가 펄스형 펌프 소스를 포함할 때, 하나 이상의 전자 빔(507)은 하나 이상의 펄스형 전자 빔(507)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 펌프 소스(508)가 연속파(CW) 펌프 소스를 포함할 때, 하나 이상의 전자 빔(507)은 하나 이상의 연속적인 전자 빔(507)을 포함할 수 있다.
개시된 시스템의 하나 이상의 컴포넌트가 본 기술 분야에서 알려진 임의의 방식으로 시스템의 다양한 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다는 점에 본 명세서에서 유의한다. 예를 들어, [시스템의 요소]는 유선 연결(예를 들어, 구리 와이어, 광섬유 케이블 등) 또는 무선 연결(예를 들어, RF 결합, IR 결합, 데이터 네트워크 통신(예를 들어, WiFi, WiMax, 블루투스 등))을 통해 서로 및 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 컴포넌트(예를 들어, 동작), 디바이스, 객체, 및 이에 수반되는 논의가 개념적 명확성을 위해 예로서 사용된다는 것과 다양한 구성 수정이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기재된 특정 예 및 수반되는 논의는 그의 더 일반적인 부류를 대표하도록 의도된다. 일반적으로, 임의의 특정 예의 사용은 그의 부류를 대표하도록 의도되고, 특정 컴포넌트(예를 들어, 동작), 디바이스, 및 객체의 불포함이 제한하는 것으로 여겨져서는 안된다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술을 실시할 수 있는 다양한 수단(vehicle)(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 있다는 것과, 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 전개되는 맥락에 따라 선호된 수단이 달라질 것임을 이해할 것이다. 예를 들어, 구현자가 속도와 정확도가 가장 중요하다고 결정하는 경우, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 수 있거나; 대안적으로, 유연성이 가장 중요한 경우, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있거나; 또는, 또다시 말하지만 대안적으로, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 어떤 조합을 선택할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 프로세스 및/또는 디바이스 및/또는 다른 기술을 실시할 수 있는 여러 가능한 수단이 있으며, 이용될 임의의 수단은 수단이 전개될 맥락 및 구현자의 특정 관심사(예를 들어, 속도, 유연성, 또는 예측가능성(predictability)) - 이들 중 임의의 것이 달라질 수 있음 - 에 따른 선택사항이라는 점에서, 이들 중 어떤 것도 다른 것보다 본질적으로 우월한 것은 아니다.
이전의 설명은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 특정의 응용 분야 및 그 요구사항의 맥락에서 제공된 바와 같이 본 발명을 제조 및 사용할 수 있게 하기 위해 제시된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, “상단(top)", 하단(bottom)", "위에(over)", "아래에(under)", "상부(upper)", "상향(upward)", "하부(lower)", "아래로(down)", 및 "하향(downward)"과 같은 방향 용어는 설명 목적으로 상대적인 위치를 제공하는 것으로 의도되고, 절대 기준 프레임(absolute frame of reference)을 지정하는 것으로 의도되지 않는다. 설명된 실시예에 대한 다양한 수정이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이고, 본 명세서에서 규정된 일반 원리가 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명이 도시되고 설명된 특정의 실시예로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 개시된 본 명세서에서의 원리 및 신규의 특징과 부합하는 가장 넓은 범위를 부여받아야 한다.
본 명세서에서의 거의 모든 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 문맥 및/또는 응용 분야에 적절한 경우 복수로부터 단수로 그리고/또는 단수로부터 복수로 번역할 수 있다. 다양한 단수/복수 치환이 명확성을 위해 본 명세서에서 명시적으로 기재되지 않는다.
본 명세서에서 설명된 방법들 전부는 방법 실시예의 하나 이상의 단계의 결과를 메모리에 저장하는 것을 포함할 수 있다. 결과는 본 명세서에서 설명된 결과들 중 임의의 것을 포함할 수 있으며 본 기술 분야에서 알려진 임의의 방식으로 저장될 수 있다. 메모리는 본 명세서에 설명된 임의의 메모리 또는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 다른 적당한 저장 매체를 포함할 수 있다. 결과가 저장된 후에, 결과는 메모리에서 액세스되어 본 명세서에서 설명된 방법 또는 시스템 실시예 중 임의의 것에 의해 사용될 수 있고, 사용자에게 디스플레이하기 위해 포맷팅될 수 있으며, 다른 소프트웨어 모듈, 방법, 또는 시스템에 의해 사용될 수 있고, 기타 등등일 수 있다. 게다가, 결과는 "영구적으로", "반영구적으로", "일시적으로", 또는 어떤 시간 기간 동안 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 있고, 결과가 반드시 메모리에 무한정으로 존속되는 것은 아닐 수 있다.
위에서 설명된 방법의 실시예들 각각이 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있음이 추가로 고려된다. 그에 부가하여, 위에서 설명된 방법의 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 시스템들 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때때로 다른 컴포넌트 내에 포함되거나 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 컴포넌트를 예시한다. 그러한 묘사된 아키텍처가 단지 예시적인 것이라는 것과, 실제로, 동일한 기능성을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의의 배열은 원하는 기능성이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정의 기능성을 달성하도록 조합되는 본 명세서에서의 임의의 2개의 컴포넌트는, 아키텍처 또는 매개 컴포넌트(intermedial component)와 관계없이, 원하는 기능성이 달성되도록 서로 "연관"되는 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능성을 달성하도록 서로 "연결된" 또는 "결합된" 것으로 또한 보일 수 있고, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능성을 달성하도록 서로 "결합 가능한" 것으로 또한 보일 수 있다. 결합 가능한(couplable)의 특정 예는 물리적으로 교합 가능한(physically mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트 그리고/또는 무선으로 상호작용 가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트 그리고/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용 가능한 컴포넌트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
게다가, 본 발명이 첨부된 청구항에 의해 한정된다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 명세서에서 그리고 특히 첨부된 청구항(예컨대, 첨부된 청구항의 본문)에서 사용되는 용어가 일반적으로 "개방형(open)" 용어로서 의도된다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다(예컨대, 용어 "포함하는(including)"은 "포함하지만 이에 제한되지 않는(including but not limited to)"으로서 해석되어야 하고, 용어 "가지는(having)"은 "적어도 가지는(having at least)"으로서 해석되어야 하며, 용어 "포함한다(includes)"는 "포함하지만 이에 제한되지 않는다(includes but is not limited to)"로서 해석되어야 하고, 기타 등등이다). 도입 청구항 열거(introduced claim recitation)의 특정 번호가 의도되는 경우, 그러한 의도가 청구항에서 명시적으로 열거될 것이며, 그러한 열거가 없는 경우, 그러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 이하의 첨부된 청구항은 청구항 열거를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구(introductory phrase)의 사용을 포함할 수 있다. 그렇지만, 동일한 청구항이 도입 문구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "a" 또는 "an"과 같은 부정 관사(예를 들어, "a" 및/또는 "an"은 전형적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)를 포함할 때에도, 그러한 문구의 사용은 부정관사 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입된 청구항 열거를 포함하는 임의의 특정의 청구항을 단지 하나의 그러한 열거를 포함하는 발명으로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며; 청구항 열거를 도입하는 데 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 그에 부가하여, 도입된 청구항 열거의 특정 번호가 명시적으로 열거되더라도, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 그러한 열거가 전형적으로 적어도 열거된 번호를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예컨대, 다른 수식어를 갖지 않는 "2개의 열거"의 단순 열거(bare recitation)는 전형적으로 적어도 2개의 열거 또는 2개 이상의 열거를 의미한다). 게다가, "A, B, 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현(convention)이 사용되는 그 인스턴스에서, 일반적으로, 그러한 구조(construction)는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타 등등을 가지는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않을 것이다). "A, B, 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현이 사용되는 그 인스턴스에서, 일반적으로, 그러한 구조는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타 등등을 가지는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않을 것이다). 설명에서든, 청구항에서든, 또는 도면에서든 간에, 2개 이상의 대안적 용어를 제시하는 거의 모든 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 이접 접속구(disjunctive phrase)가 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나, 또는 용어들 모두를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 문구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 개시 및 그의 부수적 장점들 중 다수가 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 생각되며, 개시된 주제를 벗어나지 않으면서 또는 그의 실질적 장점들 전부를 희생시키지 않으면서 컴포넌트의 형태, 구조 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명적인 것이며, 이하의 청구항의 의도는 그러한 변경을 포괄하고 포함하는 것이다. 게다가, 본 발명이 첨부된 청구항에 의해 한정된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (34)

  1. 고휘도 전자 빔 소스로서,
    광대역 조명을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스;
    여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 상기 광대역 조명을 필터링하도록 구성된 튜닝 가능한 스펙트럼 필터; 및
    상기 필터링된 조명에 응답하여 하나 이상의 전자 빔을 방출하도록 구성된 광 음극 - 상기 광 음극으로부터의 방출은 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 상기 필터링된 조명의 상기 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능함 -
    을 포함하는, 고휘도 전자 빔 소스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 음극은:
    알칼리 할로겐화물 광 음극을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 할로겐화물 광 음극은:
    CsBr, CsI, 및 Cs2Te 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 상기 광 음극의 양자 효율과 상기 하나 이상의 전자 빔의 에너지 확산 사이에서 선택된 균형을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 광전 모드에서 상기 광 음극으로부터의 방출을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 광전자 방출 모드에서 상기 광 음극으로부터의 방출을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 상기 광 음극 내의 전자를 공진 전자 밴드 또는 트랩 중 적어도 하나로 펌핑하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되며, 상기 광 음극은 상기 하나 이상의 전자 빔을 생성하기 위해 상기 펌핑된 전자의 터널링을 용이하게 하는 전기장을 생성하기 위한 전압 소스를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 2개 이상의 파장 대역을 포함하는 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되고, 상기 2개 이상의 파장 대역 중 적어도 제1 파장 대역은 상기 광 음극 내의 전자를 적어도 하나의 인트라밴드(intraband) 에너지 상태로 펌핑하며, 상기 2개 이상의 파장 대역 중 적어도 제2 파장 대역은 상기 전자를 상기 적어도 하나의 인트라밴드 에너지 상태로부터 진공 상태로 펌핑하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광 음극은:
    CsBr 광 음극을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 2개 이상의 파장 대역은:
    약 4.6 eV 내지 약 7.2 eV의 범위의 광자 에너지와 연관된 제1 파장 대역; 및
    약 2.4 eV보다 큰 광자 에너지와 연관된 제2 파장 대역
    을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    연속파 조명 소스를 포함하고, 상기 필터링된 조명에 응답하여 방출되는 상기 하나 이상의 전자 빔은 하나 이상의 연속적인 전자 빔을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    펄스형 조명 소스를 포함하고, 상기 필터링된 조명에 응답하여 방출되는 상기 하나 이상의 전자 빔은 하나 이상의 펄스형 전자 빔을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    레이저 생성(laser-produced) 플라스마 소스 또는 레이저 지속형(laser-sustained) 플라스마 소스 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    초연속체 레이저와 백색광 레이저 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    광학 파라메트릭 발진기 및 광학 파라메트릭 증폭기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  16. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 빔은:
    단일 전자 빔을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광 음극은:
    평면 광 음극 및 단일 방출 팁을 포함하는 광 음극 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  18. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 빔은:
    2개 이상의 전자 빔을 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 광 음극은:
    2개 이상의 방출 팁을 포함하는 광 음극 및 2개 이상의 방출 구조체를 제공하는 패터닝된 광 음극 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 고휘도 전자 빔 소스.
  20. 검사 시스템으로서,
    고휘도 전자 빔 소스 - 상기 고휘도 전자 빔 소스는:
    광대역 조명을 생성하도록 구성된 광대역 조명 소스;
    여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해 상기 광대역 조명을 필터링하도록 구성된 튜닝 가능한 스펙트럼 필터; 및
    상기 필터링된 조명에 응답하여 하나 이상의 전자 빔을 방출하도록 구성된 광 음극 - 상기 광 음극으로부터의 방출은 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 상기 필터링된 조명의 상기 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능함 -
    을 포함함 -;
    상기 하나 이상의 전자 빔을 상기 고휘도 전자 빔 소스로부터 샘플 쪽으로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 전자 포커싱 요소; 및
    상기 하나 이상의 전자 빔에 응답하여 생성되는 상기 샘플로부터의 방사선을 검출하기 위한 하나 이상의 검출기
    를 포함하는, 검사 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출기는:
    상기 샘플에 의해 방출되는 2차 전자 또는 후방 산란 전자 중 적어도 하나를 검출하기 위한 하나 이상의 전자 검출기를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출기는:
    상기 샘플에 의해 방출되는 광자를 검출하기 위한 하나 이상의 광 검출기를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 광 음극은:
    알칼리 할로겐화물 광 음극을 포함하는 것인, 검사 시스템.
  24. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 상기 광 음극의 양자 효율과 상기 하나 이상의 전자 빔의 에너지 확산 사이에서 선택된 균형을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 검사 시스템.
  25. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 광전 모드에서 상기 광 음극으로부터의 방출을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 검사 시스템.
  26. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 광전자 방출 모드에서 상기 광 음극으로부터의 방출을 제공하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인, 검사 시스템.
  27. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 상기 광 음극 내의 전자를 공진 전자 밴드 또는 트랩 중 적어도 하나로 펌핑하도록 선택된 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되며, 상기 광 음극은 상기 하나 이상의 전자 빔을 생성하기 위해 상기 펌핑된 전자의 터널링을 용이하게 하는 전기장을 생성하기 위한 전압 소스를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  28. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는 2개 이상의 파장 대역을 포함하는 여기 스펙트럼을 제공하도록 구성되고, 상기 2개 이상의 파장 대역 중 적어도 제1 파장 대역은 상기 광 음극 내의 전자를 적어도 하나의 인트라밴드 에너지 상태로 펌핑하며, 상기 2개 이상의 파장 대역 중 적어도 제2 파장 대역은 상기 전자를 상기 적어도 하나의 인트라밴드 에너지 상태로부터 진공 상태로 펌핑하는 것인, 검사 시스템.
  29. 제20항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    연속파 조명 소스를 포함하고, 상기 필터링된 조명에 응답하여 방출되는 상기 하나 이상의 전자 빔은 하나 이상의 연속적인 전자 빔을 포함하는 것인, 검사 시스템.
  30. 제20항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    펄스형 조명 소스를 포함하고, 상기 필터링된 조명에 응답하여 방출되는 상기 하나 이상의 전자 빔은 하나 이상의 펄스형 전자 빔을 포함하는 것인, 검사 시스템.
  31. 제20항에 있어서, 상기 광대역 조명 소스는:
    레이저 생성 플라스마 소스, 레이저 지속형 플라스마 소스, 초연속체 레이저, 백색광 레이저, 광학 파라메트릭 발진기, 및 광학 파라메트릭 증폭기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  32. 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 빔은:
    단일 전자 빔을 포함하고, 상기 광 음극은:
    평면 광 음극 및 단일 방출 팁을 포함하는 광 음극 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  33. 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 빔은:
    2개 이상의 전자 빔을 포함하고, 상기 광 음극은:
    2개 이상의 방출 팁을 포함하는 광 음극 및 2개 이상의 방출 구조체를 제공하는 패터닝된 광 음극 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 검사 시스템.
  34. 고휘도 전자 빔을 생성하기 위한 방법으로서,
    광대역 조명 소스에 의해 광대역 조명을 생성하는 단계;
    여기 스펙트럼을 갖는 필터링된 조명을 제공하기 위해, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터에 의해, 상기 광대역 조명을 필터링하는 단계; 및
    상기 필터링된 조명에 응답하여, 광 음극에 의해, 하나 이상의 전자 빔을 방출하는 단계 - 상기 광 음극으로부터의 방출은 상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터로부터의 상기 필터링된 조명의 상기 여기 스펙트럼에 기초하여 조정 가능함 -
    를 포함하는, 방법.
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